高中生物竞赛课件：植物学-蕨类植物

蕨类植物是一群进化水平最高的孢子植物，在分类上立为一门，它们和苔鲜植物以及真核藻类的最大区别是孢子体内有了维管组织的分化，而且在形态上具有了真正的根、茎、叶。它们和种子植物一起统称为维管植物，但它们仍不产生种子，这又是和种子植物最大的区别之一。蕨类植物也有人称之为维管隐花植物。蕨类植物的有性器官为精子器和颈卵器，和苔藓、裸子植物一起统称为颈卵器植物。第四节蕨类植物一、蕨类植物的主要特征（一）孢子体1.形态和营养器官蕨类植物的孢子体发达。多为多年生草本，少数为一年生草本，个别种类为木本，如桫椤[suōluó]属。除松叶蕨亚门外，所有的现存蕨类植物均有真正的根、茎、叶的分化。（1）根蕨类植物的主根均不发育，通常为不定根。（2）茎蕨类植物的茎有地上的气生茎和地下的根状茎之分。低等种类多具地上气生茎；有一些种类既具气生茎，又具根状茎；高等蕨类植物绝大多数仅具根状茎。第四节蕨类植物一、蕨类植物的主要特征（一）孢子体1.形态和营养器官（3）叶蕨类植物的叶可分为下列几种不同的类型：①从进化水平上可分为小型叶和大型叶。小型叶较原始，其特点是仅具1条叶脉，无叶柄，也无叶隙。低等蕨类植物均为小型叶。大型叶为进化类型的叶，其特点是叶脉具各种分支，形成各种脉序，具叶柄和叶隙。仅高等蕨类（真蕨类）为大型叶。②从形态上可分为单叶和复叶。第四节蕨类植物

1）叶（孢子体）：小型叶：无叶柄、叶隙，叶脉单一大型叶：有叶柄、叶隙，叶脉分枝

卷柏巢蕨一、蕨类植物的主要特征（一）孢子体1.形态和营养器官（3）叶蕨类植物的叶可分为下列几种不同的类型：③从功能上可分为营养叶和孢子叶。前者仅有进行光合作用制造营养物质的功能，无生殖功能,故也称不育叶。后者可以产生孢子囊和孢子进行繁殖，所以也称能育叶。有些蕨类植物没有营养叶和孢子叶之分，同一叶片既具营养功能，又可产生孢子具有繁殖的功能，这种叶称为同型叶，或称一型叶。另有些蕨类具有两种不同功能的叶，即营养叶和孢子叶，称为异型叶，又称两型叶。第四节蕨类植物

同型叶：孢子叶和营养叶同型异型叶：孢子叶和营养叶是不同的叶片紫萁Osmundajaponica（异型叶）绵马鳞毛蕨Dryopteris（同型叶）营养叶孢子叶一、蕨类植物的主要特征（一）孢子体2.维管组织蕨类植物的维管组织分化程度不高，由木质部和韧皮部组成。木质部的分子大多由环纹、螺纹或梯纹管胞以及木薄壁组织组成，仅在少数种类具导管，如卷柏属或蕨属中的某些种。韧皮部主要由筛胞、筛管和韧皮薄壁组织组成，但无伴胞。现在生存的蕨类绝大多数无维管形成层，所以没有次生结构，仅有初生结构。第四节蕨类植物一、蕨类植物的主要特征（一）孢子体3.中柱中柱是维管植物茎的初生结构中的复合组织。它是由中柱鞘、维管系统、髓等组成。蕨类植物的中柱类型多种多样，其中主要有原生中柱、管状中柱、网状中柱、具节中柱等。在种子植物中的中柱类型为进化水平高的真中柱和散生中柱。第四节蕨类植物一、蕨类植物的主要特征（一）孢子体4.孢子囊和孢子孢子囊是蕨类植物孢子体上产生孢子的多细胞无性生殖器官。不同的蕨类植物其孢子囊的发育、结构和着生位置均不同。（1）孢子囊从孢子囊的发育和结构上可分为两种类型：一为厚孢子囊，一为薄孢子囊。前者较为原始，是由孢子叶的一群原始细胞发育产生的，孢子囊成熟时其囊壁一般为多层细胞组成。而薄孢子囊是由孢子叶上的1个原始细胞发育产生的,成熟时孢子囊的壁仅为一层细胞。这种类型较进化，大型叶蕨类的绝大多数种类属于此类型。第四节蕨类植物2）孢子囊孢子囊群（孢子囊堆）孢子叶球（孢子叶穗）孢子果

孢子果：一些水生蕨类的孢子囊群，由特化的羽片或囊群盖包被所形成的一种卵形、肾形或球形体，如苹属的孢子果的壁为羽片特化而成，内含多个孢子囊群，每个孢子囊群中杂生有大、小孢子囊。一、蕨类植物的主要特征（一）孢子体4.孢子囊和孢子（2）孢子蕨类植物的孢子都是在孢子囊中经过减数分裂产生的单倍体的单细胞结构。绝大多数蕨类植物在同一个孢子体上产生的孢子形状和大小相同，称为孢子同型或称同型孢子。但有一部分种类的孢子体上产生的孢子囊有大、小两种类型，在大孢子囊中产生大而数目少的大孢子，在小孢子囊中产生较小而数目多的小孢子。这种在同一植物体上产生大、小两种孢子的叫孢子异型，或称异型孢子，如卷柏类、水韭类和一些水生真蕨类。大孢子将萌发产生雌配子体，小孢子则萌发产生雄配子体。第四节蕨类植物

3）孢子同型孢子：无大小孢子之分异型孢子：有大小孢子之分

问荆的同型孢子卷柏的异型孢子一、蕨类植物的主要特征（二）配子体1.配子体的形态和营养方式蕨类植物的配子体又称为原叶体，是由单倍体的孢子直接萌发产生的。配子体均很微小，生活时期短，无根、茎、叶的分化，具单细胞假根。从营养方式上配子体可分为两类；一类为不含叶绿素，埋生土中，与真菌共生，依靠共生的真菌获取营养，褐色，柱状，常二叉分支；具假根；特别是体内具有断续的维管组织。石松类植物中有和真菌共生的配子体。另一种类型为绿色，光合自养型的配子体，可以独立生活。楔叶类和真蕨类的配子体为此类型。真蕨类的配子体大多为心形的叶状体。第四节蕨类植物一、蕨类植物的主要特征（二）配子体2.有性生殖器官和受精条件蕨类植物的有性器官为多细胞的颈卵器（雌性器官）和精子器（雄性器官）。但和苔藓植物相比，蕨类植物的颈卵器相对退化，颈卵器的腹部埋入配子体组织中，内有1卵，颈部较短，颈沟细胞也少。精子器多为球形，精子均具鞭毛，除石松类的精子具2条鞭毛和长卵形外，其他各类蕨类均为具多条鞭毛并呈螺旋形弯曲的精子。蕨类植物的有性生殖均为卵式生殖。受精过程必须在有水的条件下才能完成。第四节蕨类植物（2）配子体（原叶体）片状，心形，原始蕨类块状、带状等

假根精子器→精子颈卵器→卵合子→胚→孢子体一、蕨类植物的主要特征（三）生活史蕨类植物的生活史均具世代交替，孢子减数分裂。但和苔藓植物相比又有所不同，蕨类植物是孢子体发达的异形世代交替，配子体虽微小，但大多可独立生活。（四）生境和分布蕨类植物分布广泛。在平原、草地、沟溪、山地、林下和淡水中均有生长。但由于它们的维管组织分化程度还不高，受精过程也离不开水，对陆生环境的适应还不完善。所以，蕨类植物大多仍生活在沟谷和阴湿环境，在热带和亚热带地区的种类和数量均较多。第四节蕨类植物二、蕨类植物的分类概述蕨类植物门下分为5个亚门：松叶蕨亚门（又称裸蕨）、石松亚门、水韭亚门、楔叶亚门和真蕨亚门。第四节蕨类植物三、蕨类植物的代表种类（一）石松亚门的代表种类石松亚门的主要识别特征为孢子体小型，直立或匍匐；小型叶，鳞片状，螺旋状排列，或呈4行排列；孢子叶密集枝端形成孢子叶球；孢子同型或异形；配子体微小，生地下与真菌共生，或部分绿色；精子长卵形，具2条鞭毛。常见代表属石松属和卷柏属。第四节蕨类植物石松亚门(Lycophytina)

石松属（Lycopodium）Lycopodiumcernuum（铺地蜈蚣）

石松亚门(Lycophytina)卷柏属（Selaginella）二叉分枝小型叶具不定根

三、蕨类植物的代表种类（二）楔叶亚门的代表种类楔叶亚门的最重要识别特征是孢子体的茎具明显的节和节间，节间中空；小型叶鳞片状，轮生；具节中柱；形成孢子叶球；孢子具弹丝。楔叶亚门的常见种类有问荆、节节草和木贼等。第四节蕨类植物楔叶亚门(Sphenophytina)

现存2属30余种，我国10余种

问荆属（Equisetum）草本，具节，中空

小型叶春枝（繁殖枝）夏枝（营养枝）

春枝夏枝楔叶亚门(Sphenophytina)

问荆属（Equisetum）

无性生殖：

孢子叶穗孢子叶孢子囊、孢子具弹丝（2条）楔叶亚门(Sphenophytina)

问荆属（Equisetum）

有性生殖：

孢子萌发形成雌雄配子体三、蕨类植物的代表种类（三）真蕨亚门的代表植物本亚门进化水平最高，种类最多。主要识别特征是：除树蕨外孢子体均无气生茎，仅具根状茎；大型叶，具各式脉序；幼叶拳卷;孢子囊聚集成囊群，生于孢子叶背面或背缘，多具囊群盖；配子体多为心形，绿色自养。约1000余种。世界广布种——蕨可作为本亚门的代表植物。第四节蕨类植物三、蕨类植物的代表种类（三）真蕨亚门的代表植物1.蕨蕨属于薄囊蕨纲、蕨科、蕨属。（1）蕨的孢子体和孢子生殖①孢子体的发育和形态结构受精卵经分裂发育成胚，并继续发育成幼小孢子体和长成大的新一代孢子体。孢子体为多年生草本，高1m左右。根状茎横走，长，黑色，具二叉状分支，生有许多不定根。叶远生，叶柄粗壮；叶片阔三角形，2〜4回羽状复叶。幼叶拳卷。根状茎中为两层同心维管柱的多环网状中柱。第四节蕨类植物蕨属（Pteridium）大型叶,2-3回羽状复叶根状茎不定根同型叶三、蕨类植物的代表种类（三）真蕨亚门的代表植物1.蕨（1）蕨的孢子体和孢子生殖②孢子囊结构和孢子散放孢子囊群线形，生于叶的小羽片背面边缘。小羽片边缘反卷形成假囊群盖，对囊群起保护作用。此外，在小羽片背面（远轴面）与囊群之间还有一极薄的囊群盖。孢子囊仅具1层囊壁，但孢子囊中央线上有一列细胞在结构上特殊，这列细胞称环带。环带的下端达孢子囊的柄处，另一端与称为裂口带的1列薄壁细胞相连。孢子囊内有多个孢子母细胞，经减数分裂通常产生64个单倍体单细胞孢子。孢子成熟时，孢子囊开裂将孢子散出。蕨的孢子囊开裂的机制与环带和裂口带有关。第四节蕨类植物三、蕨类植物的代表种类（三）真蕨亚门的代表植物1.蕨（2）蕨的配子体和卵式生殖①配子体的发育和形态结构孢子在适宜的条件下萌发产生配子体（原叶体）。蕨的配子体绿色，自养，宽约0.5〜1.00cm；心形，有凹入处为前方。腹面生有许多单细胞假根。②生殖结构和卵式生殖两性。在原叶体腹面近凹入处附近产生数个颈卵器，其腹部埋于配子体组织中，仅颈部露出。其腹面的其他部位均可产生突出表面的球形的精子器，内产多数具数十条鞭毛的螺旋形精子。在有水的条件下，精子进入颈卵器与卵融合，完成受精过程。蕨的生活史为孢子体占优势的异形世代交替，孢子减数分裂。第四节蕨类植物下列结构中，属于蕨类孢子体世代的是A.囊群盖B.孢子囊C.环带D.原叶体课堂练习ABC三、蕨类植物的代表种类（三）真蕨亚门的代表植物1.蕨（3）蕨的生活史蕨的生活史具有异型世代交替现象。第四节蕨类植物三、蕨类植物的代表种类（三）真蕨亚门的代表植物2.真厥亚门其他常见植物真蕨类植物很多，其他常见种类有海金沙、芒箕、铁线蕨、井栏边草、贯众、桫椤、瓦韦、槐叶苹、满江红等。第四节蕨类植物贯众铁线蕨四、蕨类植物的经济价值（一）药物（二）食用（三）指示植物1.土壤指示蕨类如铁线蕨、凤尾蕨等属中的一些种为强钙性土壤的指示植物；芒萁属为酸性土指示植物。2.气候的指示蕨类如桫椤生长区域表明为热带亚热带气候地区；巢蕨、车前蕨的生长地表明为高湿度气候环境。3.矿物指示蕨类如木贼科的某些物种可作为某些矿物（金）的指示植物。对勘探某些矿藏有参考价值。第四节蕨类植物四、蕨类植物的经济价值（四）工业上的用途（五）农业上的用途有的水生蕨类为优质绿肥，如满江红，由于叶内有共生的固氮蓝藻可以固定大气中的氮，因而可提高稻田氮素营养，也可用来作绿肥。同时，它还是家畜家禽的优质饲料。蕨类植物大多含有丹宁，不易腐烂和发生病虫害，常用于苗床的覆盖材料。（六）观赏第四节蕨类植物2002—107下列哪组植物的配子体为雌雄同体?A.松叶兰、中华卷柏B.卷柏、石松C.松叶兰、肾蕨D.铁线蕨、石松课堂练习CD多数蕨类产生的孢子大小相同，称为同型孢子，它们的配子体一般雌雄同体；而卷柏和少数水生蕨类(如水韭亚门、槐叶萍等)的孢子有大小之分，它们的配子体雌雄异体。答案：CD。2012—120.以下哪种生物不具有世代交替现象(单选1分)A.地木耳B.紫菜C.葫芦藓D.水韭课堂练习A地木耳属于蓝藻门念珠藻属，不具世代交替(连减数分裂都没有)；紫菜属于红藻门紫菜属，属于配子体占优势的异型世代交替；葫芦藓属于苔藓植物藓纲真藓目葫芦藓科葫芦藓属，和大部分苔藓植物一样属于配子体占优势的异型世代交替；水韭属于蕨类